WO2019240367A1 - 자전거 시뮬레이터 - Google Patents

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WO2019240367A1
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bicycle
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frame
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PCT/KR2019/004519
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이중식
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주식회사 리얼디자인테크
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    • A63B71/0054—Features for injury prevention on an apparatus, e.g. shock absorbers

Definitions

  • the present invention relates to a bicycle simulator for virtual driving, and more particularly, to a bicycle simulator that can virtually experience various driving paths in an indoor space and enjoy an exercise effect.
  • Bicycle trainers generally called bicycle trainers or bicycle rollers, are the most widely used fitness equipment for indoor workouts with treadmills. Strengthen the lower body muscles by rotating the applied wheels).
  • Such a conventional bicycle exercise equipment has an advantage that can provide a significantly higher exercise effect to the rider with only a relatively short time of movement through the adjustment of the rotational resistance applied to the wheel regardless of the weather.
  • Prior Art 1 Korean Patent No. 10-1677713
  • Prior Art 2 Korean Patent No. 10-1827306 disclose a technique relating to a cycle exercise device.
  • the prior art 1 it is possible to provide a rider with a driving experience for a variety of road conditions similar to the actual bike riding by replacing three or more roller parts rotated about a fixed axis (center axis) and having different outer wall shapes.
  • the rider has the advantage of being able to continue the continuous pedaling exercise.
  • the cycle exercise mechanism proposed in the prior art 1 rotates back and forth three or more roller parts themselves, and by implementing various road surfaces, a complicated structure is expected to cause manufacturing or maintenance difficulties, and the roller parts are rotated to change road surfaces.
  • the bicycle itself being pedaled is forced to move largely in the vertical direction, thereby greatly impairing the safety of the rider on the bicycle and failing to implement a natural change of the road surface.
  • an uneven portion that can implement a virtual road surface may protrude along the roller portion, thereby providing a rider with a safer driving experience and a natural change of the road surface.
  • the cycle exercise device proposed in the prior art 2 only implements a flat virtual road surface, and there is a problem in that various driving modes according to the actual driving environment having a slope and the type of the rider cannot be realized.
  • An object of the present invention is to implement a road surface with a slope, while implementing a variety of driving modes that can adjust the steering range according to the type of rider, virtual road surface that can achieve a dynamic experience very similar to the actual riding situation It is to provide an implementation bicycle simulator.
  • Frame support for supporting the frame of the bicycle connecting the front wheel and the rear wheel of the mounted bicycle according to an embodiment of the present invention; And a base part on which the frame support part is supported, wherein the frame support part comprises: a first support bar having one end fixed to the bicycle frame; A second support bar having one end fixed to the base part; And a connecting portion connecting the other end of the second support bar and the other end of the first support bar, wherein the first support bar may be rotatably connected about one axis with respect to the second support bar.
  • the bicycle may be inclined at the same angle as the rotation angle of the first support bar.
  • a front wheel support unit supporting the front wheel of the bicycle and rotating together with the rotation of the front wheel; And first and second rear wheel supports respectively supporting two points of the rear wheels of the bicycle and rotating together with the rotation of the rear wheels.
  • a rotation controller configured to limit a rotation angle of the first support bar with respect to the second support bar and restore the position of the rotated first support bar.
  • It may further include a weight measuring unit for measuring the weight of the rider riding on the bicycle.
  • the connecting part may include a hinge housing provided at the first support bar and the second support bar; And a hinge shaft inserted into the hinge housing.
  • One end of the first support bar may include a contact portion in contact with a portion of the bicycle frame, and the contact portion may be provided as an electromagnet, and the bicycle frame may be fixed to the contact portion.
  • the contact portion has a first support surface and a second support surface disposed to face each other with a predetermined distance therebetween, and a portion of the bicycle frame is inserted between the first support surface and the second support surface. It is disposed, it may be supported in contact with the first support surface and the second support surface.
  • a speed measuring unit calculating a running speed from the rotation of the rear wheels; And a blower for providing a variable wind to the rider according to the running speed calculated by the speed measuring unit.
  • a display device that visually provides a rider with a predetermined driving environment, wherein the first support bar is centered on one axis with respect to the second support bar so as to correspond to the inclination of the driving environment provided in real time through the display device. Can rotate.
  • a movement limiting part disposed between the first support bar and the second support bar to prevent horizontal movement of the first support bar with respect to the second support bar in the one axial direction.
  • Leg support parts disposed on both sides of the base part to support the legs of the rider on the bicycle may be further included.
  • Bicycle simulator includes a frame support for supporting the frame of the bicycle connecting the front and rear wheels of the mounted bicycle; A slide guide fixed to the base and extending in a first direction; A slide part fixed to the frame support part and connected to the frame guide to be movable in the first direction; And a movement interval adjusting unit configured to adjust a movement interval in which the slide unit may move in the slide guide according to a driving mode.
  • the slide portion moves along an interval of 10 cm or more and 20 cm or less
  • the slide portion moves along an interval of more than 20 cm and 40 cm or less
  • the slide portion is an interval of more than 40 cm You can move along.
  • An input unit to input the first to third driving modes; And a controller configured to adjust a movement interval that may move in the slide guide according to the driving mode input to the input unit.
  • a front wheel support unit supporting the front wheel of the bicycle and rotating together with the rotation of the front wheel; And first and second rear wheel supports respectively supporting two points of the rear wheels of the bicycle and rotating together with the rotation of the rear wheels.
  • the front wheel of the bicycle moves on the upper surface of the front wheel support unit along the first direction
  • a rotary slide guide part disposed on the slide part and extending in a circumferential direction about a second direction perpendicular to the first direction; And a rotating slide part disposed to be engaged with the rotating slide guide part to rotate the frame support part about the slide part about the second direction.
  • It may further include a rotation constraint for limiting the rotation angle of the frame support relative to the slide portion.
  • the rotation angle of the frame support with respect to the slide may be 0 degrees or more and 20 degrees or less.
  • the rider riding the bicycle can virtually experience various road conditions including an inclination part. You can enjoy dynamic and realistic riding.
  • the rider can be provided with a more realistic and interesting virtual riding environment.
  • FIG. 1 is a perspective view of a bicycle simulator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the bicycle simulator shown in FIG. 1.
  • FIG 3a is a perspective view of a frame support according to the invention.
  • FIG. 3B is an exploded perspective view of the frame support shown in FIG. 3A.
  • 3C is a perspective view of a first support bar according to another embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a display apparatus displaying a driving scene having an inclination part according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a front view of a bicycle simulator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a partial schematic view of the frame support according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 7A is a partial perspective view of a bicycle simulator according to another embodiment.
  • FIG. 7B is a partial cross-sectional view of a bicycle simulator according to another embodiment.
  • FIGS. 8A-8B are top schematic views of a bicycle simulator according to steering of a bicycle.
  • 9A to 9C are plan schematic views of bicycle simulators according to respective driving modes.
  • FIG. 10A is a side view of a bicycle simulator according to another embodiment of the present invention.
  • 10B is a plan view of a bicycle simulator according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10C is a partial perspective view of the bicycle simulator shown in FIG. 10A.
  • FIG. 1 is a perspective view of a bicycle simulator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the bicycle simulator shown in FIG. 1.
  • 3a is a perspective view of a frame support according to the invention.
  • 3B is an exploded perspective view of the frame support shown in FIG. 3A.
  • 3C is a perspective view of a first support bar according to another embodiment.
  • the rider R riding on the bicycle 10 can virtually experience a variety of road conditions provided with the inclined portion, this is a dynamic and realistic riding You can enjoy it.
  • the rider R riding on the bicycle 10 can virtually experience a variety of road conditions provided with the inclined portion, this is a dynamic and realistic riding You can enjoy it.
  • the above-mentioned bicycle 10 is not only specially manufactured for the bicycle simulator 1 according to an embodiment of the present invention, but also includes a concept of encompassing all of the bicycles 10 currently sold by various manufacturers.
  • the bicycle 10, the bicycle frame 11 constituting the body of the bicycle 10, the front wheel 14 and the rear wheel 12 is rotatably mounted to the bicycle frame 11, and the pedaling of the rider (R) It may include a drive system (crank, chain, transmission, etc.) for converting the to the rotational force of the rear wheel 12.
  • the base portion 20, the front wheel support portion 40, the rear wheel support portion 50 and the frame support portion 100 may be configured to include.
  • the base unit 20 is a support member that is fixed to the ground and can support the bicycle 10.
  • the base part 20 may be provided in a rectangular frame shape in which the front wheel support part 40 and the rear wheel support part 50 to be described later may be seated.
  • the present disclosure is not limited thereto, and the front wheel support 40 and the rear wheel support 50 may be provided as any support member on which the seat can be seated.
  • a support frame 21 on which the frame support 100 may be fixed may be disposed across both sides of the base 20.
  • the leg support part 25 may be disposed at both sides of the base part 20 to support the leg of the rider R. For example, if the rider R is stopped while riding the bicycle 10 before the rider R starts to travel, the rider R may be difficult to center. At this time, the leg support portion 25 that can support the legs of the rider (R) may be disposed on both sides of the base portion 20 so that the rider (R) can hold the center. For example, the leg support part 25 may be provided to have an inclined surface to support the leg of the rider R, but the present invention is not limited thereto.
  • the front wheel support part 40 is a rod-shaped component that supports the front wheels 14 of the bicycle 10 mounted on the bicycle simulator 1 and rotates together according to the rotation of the front wheels 14. Both ends may form an axial coupling with the base portion 20 so as to freely rotate forward or backward with reference to 10).
  • the rear wheel support unit 50 is a rod-shaped component that supports the rear wheels 12 of the bicycle 10 mounted on the bicycle simulator 1 and rotates together with the rotation of the rear wheels 12. Both ends may form an axial coupling with the base portion 20 so as to freely rotate forward or backward with reference to 10).
  • the front wheel support portion 40 and the rear wheel support portion 50 as described above are rotatable together in accordance with the rotation of the front wheel 14 and the rear wheel 12 in contact with the front wheel 14 and the rear wheel 12. If it is any shape. Accordingly, the longitudinal cross-sections of the front wheel support 40 and the rear wheel support 50 may be polygonal, elliptical or circular. At this time, the front wheel 14 and the rear wheel 12 of the bicycle 10 can be freely moved in the upper surface of the front wheel support 40 and the rear wheel support 50.
  • the front wheel support portion 40 and the rear wheel support portion 50 according to the present invention as shown in Figures 1 to 2, the driving feeling heterogeneous to the rider (R) for rotating the front wheel 14 and the rear wheel 12. It may be provided with a circular longitudinal cross-section so that smooth rotation is achieved according to the rotation of the front wheel 14 and the rear wheel 12 without being provided.
  • the rear wheel support unit 50 according to the present invention the two rear wheel support unit 50, that is, the first rear roller 51 that rotates while supporting back and forth from the bottom of the rear wheel 12 for the stable support of the rear wheel 12. And a second rear roller 52.
  • the frame support part 100 is coupled to the bicycle frame 11 to be detachably coupled to the support member to stably fix the position of the bicycle 10. 110, the second support bar 120, the connection unit 130, the rotation controller 140, the weight measuring unit 150, the movement limiting unit 170 and the rotary slide guide 180 may be included.
  • the first support bar 110 is a support member having a straight rod shape extending in one direction.
  • one end of the first support bar 110 may include a first-first support bar 111 and a first-second support bar 112 provided to be detachable.
  • the first-first support bar 111 and the second-second support bar 112 may be separated to detachably couple one side (down tube) of the bicycle frame 11.
  • the structure of the clamp 113 which can be detachably coupled to one side (down tube) of the bicycle frame 11 by combining the first-first support bar 111 and the second-second support bar 112 may be formed.
  • the other end of the first support bar 110 may be provided with a connection structure that can be connected to the other end of the second support bar 120 to be described later.
  • the clamp 113 may be provided in a cylindrical shape in which a part of the bicycle frame 11 is inserted.
  • the clamp 113 may be formed to fix a part of the bicycle frame 11, whereby the bicycle 10 may be supported by the bicycle simulator 1.
  • the clamp 113 may be provided in a horseshoe shape in which a part of the bicycle frame 11 is inserted, as shown in FIG. 3C.
  • the contact portion 1130 provided in the clamp 113 may include a first support surface 1131 and a second support surface 1132 disposed to face each other with a predetermined interval therebetween.
  • the first support 110 may be provided integrally.
  • a portion of the bicycle frame 11, for example a down tube of the bicycle frame 11 passes through the bicycle inlet 1133 to between the first and second support surfaces 1131 and 1132. Can be inserted.
  • the down tube of the bicycle frame 11 may be disposed to contact the first support surface 1111 and the second support surface 1132.
  • the contact unit 1130 may be provided as an electromagnet, and the bicycle frame 11 may be fixed to the contact unit 1130 according to the driving of the electromagnet.
  • the second support bar 120 is a straight rod-shaped support member extending along one direction, and the first support bar 110 is rotatable about one axis X with respect to the second support bar 120.
  • one end of the second support bar 120 may be disposed to be rotatable in the support frame 21 provided in the base 20.
  • one end of the second support bar 120 may be provided with a rotary slide 123 having a stepped shape, and the rotary slide 123 may be engaged with the rotary slide guide 180 to be described later. Can rotate around the Z axis.
  • the second support bar 120 may be arranged to be spaced apart from each other with a plurality of long holes 121, for example, four long holes for limiting the rotation range formed around the Z axis.
  • Rotational constraints 122 may be inserted into each of the plurality of long holes 121 to limit rotation of the second support bar 120 around the Z axis.
  • the rotation restrainer 122 may be provided in a rod shape extending in one direction.
  • a connection structure that may be connected to the other end of the first support bar 110 may be provided at the other end of the second support bar 120.
  • the connecting portion 130 may include the other end of the second support bar 120 and the first support bar so that the first support bar 110 is rotatable about an axis X with respect to the second support bar 120. It is a connecting member for connecting the other end of the (110).
  • the connection part 130 may be configured to include a hinge shaft 133 inserted into the first hinge ball 131 and the second hinge ball 132 such that the first support bar 110 and the second support bar ( 120 can be hinged.
  • the hinge shaft 133 may extend along the direction of one axis X, and thus, the first support bar 110 may rotate about one axis X with respect to the second support bar 120. Can be.
  • connection unit 130 is implemented as a hinge coupling, but the present invention is not limited thereto. Any connection that connects the first support bar 110 and the second support bar 120 such that the first support bar 110 can rotate about one axis X with respect to the second support bar 120. 130 may be used.
  • the connection part 130 may be provided with a separate fastening part 134 that can restrain the rotation of the first support bar 110 with respect to the second support bar 120.
  • the fastening part 134 may be provided in a screw shape, and the first support bar 110 and the second support bar 120 are fastened to the second support bar 120 by fastening the first support bar 110 and the second support bar 120 in a detachable manner. The rotation of the support bar 110 may be restricted.
  • the rotation controller 140 is an angle limiting member capable of defining a rotation angle of the first support bar 110 with respect to the second support bar 120.
  • one end of the rotation controller 140 may be disposed to be fixed to the end of the first support bar 110, and the other end of the rotation controller 140 may be disposed to be fixed to the base portion 20. have.
  • the other end of the rotation controller 140 may be disposed to be fixed to the support frame 21 provided in the base 20.
  • the rotation control unit 140 may be provided as a flexible elastic member, so that the first support bar 110, the second support bar 120 within the elastic limit of the rotation control unit 140. It can be constrained to tilt at an angle with respect to.
  • the first support bar 110 rotated with respect to the second support bar 120 by the external force of the rider R may receive a restoring force returned from the rotation controller 140 to the initial position.
  • the weight measuring unit 150 is a sensor member capable of measuring the weight of the rider R riding on the bicycle 10.
  • the weight measuring unit 150 may be implemented as a gravity sensor that can measure the weight of the rider (R) in the state in which the bicycle (10).
  • the present invention is not limited thereto, and any sensor member capable of measuring the weight of the rider R in the state of riding on the bicycle 10 may be used.
  • the weight measuring unit 150 may be disposed to be fixed to the support frame 21, and at this time, the other end of the rotation controller 140 may be disposed to be fixed to the weight measuring unit 150.
  • the rotation restraint 122 may be disposed to be fixed to the insertion hole 151 disposed in the weight measuring unit 150 and may move along the plurality of long holes 121.
  • the movement limiting unit 170 is a movement restraining member capable of preventing movement of the first support bar 110 in one axis direction X with respect to the second support bar 120. For example, a predetermined spacing may be generated between the first support bar 110 and the second support bar 120 according to manufacturing tolerances. The movement limiting unit 170 may be disposed between the first support bar 110 and the second support bar 120 to remove the separation gap between the first support bar 110 and the second support bar 120. Accordingly, the X-axis movement of the first support bar 110 with respect to the second support bar 120 may be prevented.
  • the rotary slide guide 180 is a guide member that is engaged with the rotary slide unit 123 provided at one end of the second support bar 120 to guide the rotation of the second support bar 120.
  • the rotary slide guide 180 may be disposed to be fixed to the upper portion of the weighing unit 150, and may have a circumferential direction about a second direction perpendicular to the first direction Y, for example, the Z axis. It may be provided in a guide shape extending along. Accordingly, the second support bar 120 may be rotated about the Z-axis with respect to the support frame 21 provided in the base 20, more specifically, the weight measuring unit 150.
  • the speed measuring unit 60 is a component that calculates the traveling speed from the circumference of the rear wheel 12 and the rotation speed of the rear wheel 12 per unit time, and the rotation of the rear wheel 12. It may be installed at a position adjacent to the rear wheel 12 to accurately count the number.
  • Blower 70 is a component for providing a variable wind to the rider (R) in accordance with the running speed calculated by the speed measuring unit 60, each of the rider (R) in the upper left and right sides of the display device 80 to be described later
  • the pair may be provided in a state of facing ().
  • the driving speed calculated in real time from the shock speed measuring unit 60 as described above may be transmitted to the controller (not shown) as driving information about a course or a specific area of a bicycle competition selected by the rider R.
  • the control unit (not shown) receiving the driving speed operates and controls the blower 70 at a strength corresponding to the speed, thereby providing a dynamic and realistic riding experience for the rider R.
  • the display apparatus 80 is a component that visually transmits a driving environment or an operating system program for a course of a bicycle competition to the rider R, and includes all front viewing angles of the rider R as shown in FIG. 1. It may be a curved display device 80 having a size or a goggle display device (not shown) worn by the rider R. As an example, when the display apparatus 80 realistically expresses a predetermined driving environment, the rider R may adjust the inclination angle of the bicycle 10 based on road surface information corresponding to the driving environment provided in real time. Various adjustments are possible.
  • the rider R riding on the bicycle 10 may experience various road conditions having an inclination angle as shown in FIG. 4 in cooperation with the display apparatus 80 as a whole as well as visually. This will allow you to enjoy more dynamic and exciting riding in the indoor space.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a display apparatus displaying a driving scene having an inclination part according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 5 is a front view of a bicycle simulator according to an embodiment of the present invention.
  • 6 is a partial schematic view of the frame support according to one embodiment of the invention.
  • the display apparatus 80 may display a state of a rider R riding a bicycle on an inclined road having a first inclination angle ⁇ 1 .
  • a driving route may implement a velodrome or a mountain driving route used in a cycle-only stadium.
  • the rider R riding in the bicycle simulator 1 recognizes the driving situation displayed on the display device 80 and then operates the bicycle 10 to cope with the driving situation. can do.
  • the rider R may travel by tilting the bicycle 10 to have one plane parallel to the base 20 and a second inclination angle ⁇ 2 .
  • the first support bar 110 on which a part of the bicycle 10 is supported is one axis with respect to the second support bar 120. Can rotate around (X).
  • the rotation angle ⁇ of the first support bar 110 may be substantially the same as the second inclination angle ⁇ 2 .
  • the rotation controller 140 disposed to be fixed to the end of the first support bar 110 may be configured such that the first support bar 110 is not inclined more than the critical rotation angle ⁇ , for example, 60 degrees or more.
  • the rotation angle ⁇ of the first support bar 110 may be limited.
  • the rotation controller 140 when the rotation controller 140 is provided as an elastic member, the rotation controller 140 may be extended as the first support bar 110 rotates with respect to the second support bar 120.
  • the rotation angle of the first support bar 110 may be limited by the elastic restoring force of the rotation controller 140 so that the first support bar 110 does not rotate more than the critical rotation angle ⁇ .
  • the extended rotation control unit 140 when an external force is not applied to the bicycle 10 by the rider R or an external force smaller than a predetermined threshold is applied to the bicycle 10, the extended rotation control unit 140 may be shortened. Accordingly, the rotated position of the first support bar 110 may be restored by the elastic force.
  • the rotation control unit 140 is implemented as an elastic member, but another restraining member may be disposed to restrain the rotation of the first support bar 110.
  • the rotation controller 140 may constrain the rotation angle ⁇ of the first support bar 110 with respect to the second support bar 120 in steps.
  • the rider R is more securely provided with a velodrome having an inclination angle ( Dynamic experiences such as velodrome or mountain trails can be enjoyed indoors.
  • FIGS. 1 to 6 are described herein for convenience of description.
  • the bicycle simulator 1 according to the exemplary embodiment is fixed to one end of the slide guide 210 and the frame support part 100 disposed on the base part 20, and the slide guide.
  • Slide unit 220 connected to be movable along the 210, the movement interval adjustment unit 230 for adjusting the movement interval of the slide unit 220 and the movement interval for detecting the movement interval of the slide unit 220
  • the detector 240 may further include.
  • the slide guide 210 may be formed as a slide rail extending along the first direction (Y).
  • the slide guide 210 may be disposed to be fixed to the upper portion of the base portion 20, more specifically, the upper portion of the support frame 21.
  • the slide part 220 may be fixed to one end of the frame support part 100 to guide the movement of the frame support part 100 along the first direction (Y).
  • the slide unit 220 may be disposed to be inserted into the slide guide 210, and thus the slide unit 220 may be moved along the path of the slide guide 210.
  • the weight measuring unit 150 may be disposed to be fixed to the upper portion of the slide unit 220 as shown in FIG. 7B.
  • the movement interval adjustment unit 230 is an adjustment member for adjusting the movement interval in which the slide unit 220 may move in the slide guide 210 according to the driving mode.
  • the movement interval adjusting unit 230 may include a first movement interval adjustment device 231 and a second movement interval adjustment device 232 provided in a rod shape and disposed at both sides.
  • the first movement gap adjusting device 231 and the second movement gap adjusting device 232 may be disposed to be inserted into the slide rail 233 formed in the slide guide 210.
  • the first movement interval adjusting device 231 and the second movement interval adjusting device 232 move along the slide rail (not shown) according to the pre-selected driving mode so that the slide unit 220 moves along the first direction. It can constrain the moving interval.
  • the slide guide 210 is mounted on the slide guide 210 using a releasable fixing device (not shown). Position can be fixed.
  • the movement interval detecting unit 240 may detect and track the movement interval generated by the slide unit 220 moving along the slide guide 210.
  • the movement interval detector 240 may be a time-of-flight (ToF) camera which is a type of depth camera.
  • the movement interval detector 240 may include a light source 241 for irradiating a predetermined light and the light source 241.
  • the sensor unit 242 may include a sensor unit 242 that detects the reflected light that is irradiated from the light reflected from the slide unit 220 and returns.
  • a time-of-flight (ToF) camera is disclosed as an example of the movement interval detector 240, but the present invention is not limited thereto.
  • the movement interval detecting unit 240 may be implemented as any sensing device capable of detecting and tracking the movement interval of the slide unit 220 with respect to the base unit 20.
  • the movement interval detecting unit 240 may be arranged to be fixed to the base unit 20 or a device fixed to the base unit 20, for example, the movement interval adjusting unit 230.
  • the movement interval adjusting unit 230 may be disposed detachably to the base 20.
  • the movement interval detecting unit 240 may detect the movement range and the left and right movement directions of the slide unit 220, more specifically, the frame support unit 100 with respect to the base unit 20.
  • the steering direction of the movement interval detection unit 240 may be detected according to the movement direction of the slide unit 220 detected by the movement interval detection unit 240, and the slide unit detected by the movement interval detection unit 240.
  • the degree of steering may be detected according to the moving range of 220.
  • steering and movement of the bicycle 10 may be performed by rotating and moving the front wheel 14 by a steering wheel manipulation of the rider R.
  • the rider R should rotate the handle of the bicycle 10 or maintain the position of the handle using the upper body muscles.
  • the type of the rider (R) may vary, such as children, older people and older people, the ability to change and maintain the steering and moving range of the bicycle 10 according to the type of rider (R) may be different.
  • 8A to 8B are schematic top views of the bicycle simulator according to the steering of the bicycle.
  • a rider R riding in a bicycle simulator has a center in a second direction perpendicular to one axis direction X and a first direction Y, for example, Z axis.
  • the front wheel 14 may rotate in the clockwise direction before the rear wheel 12.
  • the rotary slide unit 123 provided at one end of the second support bar 120 may rotate in a clockwise direction about the Z axis along the rotary slide guide 180.
  • the rotation restraint 122 may rotate along the plurality of long holes 121 provided in the second support bar 120, and the second support bar 120 exceeds a predetermined range, for example, 20 degrees.
  • a predetermined range for example, 20 degrees.
  • the rotary slide unit 123 provided at one end of the second support bar 120 rotates in a clockwise direction along the Z axis along the rotary slide guide 180, as illustrated in FIG. 7A. ),
  • the frame support 100 may also rotate in a clockwise direction about the Z axis.
  • the frame support part 100 may rotate clockwise or counterclockwise about the Z axis with respect to the slide part 220 supported on the lower part. It can rotate by a predetermined angle, for example, the angle of 0 degree
  • the frame support part 100 supporting the bicycle frame 11 rotates so as to correspond to the rotation of the front wheels 14, so that the frame support part 100 may be applied to the frame support part 100 in accordance with the rotation of the front wheels 14. The stress due to position error can be reduced.
  • the rear wheels 12 may also rotate in accordance with the rotation of the front wheels 14 and the frame support 100. As the rear wheels 12 rotate, the front wheels 14 and the rear wheels 12 may be disposed in a straight line, and the position of the bicycle 10 may be moved along the Y axis as compared with FIG. 8A.
  • 9A to 9C are plan schematic views of bicycle simulators according to respective driving modes.
  • the slide unit 220 may move 10 cm or more and 20 cm or less along the first direction (Y).
  • the first movement interval adjusting device 231 and the second movement interval adjusting device 232 may be disposed on the slide guide 210 to be spaced apart from the first interval M 1 , for example, 10 cm or more and 20 cm or less. have.
  • the slide unit 220 may be constrained by the first moving gap adjusting device 231 and the second moving gap adjusting device 232, and the bicycle 10 supported by the slide 220.
  • the steering and movement may be performed only within the first movement range T 1 corresponding to the first interval M 1 of the first movement interval adjustment device 231 and the second movement interval adjustment device 232.
  • the slide unit 220 may move more than 20 cm and 40 cm or less along the first direction Y.
  • the first movement interval adjusting device 231 and the second movement interval adjusting device 232 may be arranged on the slide guide 210 to be spaced apart from the above-described second interval M 2 , for example, 20 cm or more and 40 cm or less. have.
  • the slide unit 220 may be constrained by the first moving gap adjusting device 231 and the second moving gap adjusting device 232, and the bicycle 10 supported by the slide 220.
  • the steering and movement may be performed only within the second movement range T 2 corresponding to the second interval M 2 of the first movement interval adjustment device 231 and the second movement interval adjustment device 232.
  • the slide unit 220 may move by more than 40 cm along the first direction Y.
  • the first movement interval adjusting device 231 and the second movement interval adjusting device 232 may be disposed on the slide guide 210 to be spaced apart from the third gap M 3 , for example, greater than 40 cm.
  • the slide unit 220 may be constrained by the first moving gap adjusting device 231 and the second moving gap adjusting device 232, and the bicycle 10 supported by the slide 220.
  • steering and movement may be performed only within a third movement range T 3 corresponding to the third interval M 3 of the first movement interval adjustment device 231 and the second movement interval adjustment device 232.
  • the first to third intervals M 1 to M 3 of the first movement interval adjusting device 231 and the second movement interval adjusting device 232 may be increased. Accordingly, the first to third movements in which the front wheel 14 and the rear wheel 12 of the bicycle 10 may move along the first direction Y on the upper surfaces of the front wheel support 40 and the rear wheel support 50.
  • the range T 1 -T 3 can also be increased.
  • steering and movement of the bicycle 10 may be performed by rotating and moving the front wheel 14 by a hand manipulation of the rider R.
  • the bicycle 10 It is possible to constrain the steering and moving range of the to within the above-described moving range (T).
  • the rider R may select any one of the first to third driving modes using the input unit 97, and the controller 90 may slide the slide guide 210 according to the driving mode input to the input unit 97.
  • the movement range (T) of the bicycle 10 can be adjusted by adjusting the movement interval (M) of the slide unit 220 that can move.
  • the first driving mode may be selected, and thus the bicycle 10 may have a first movement range T 1. Steering and moving only within) allows you to enjoy a safer bike ride.
  • the second driving mode may be selected, and thus the bicycle 10 may be steered and moved only within the second moving range T 2 .
  • the third driving mode may be selected, and thus the bicycle 10 may be steered and moved within the third moving range T3, thereby allowing the bicycle to be steered and moved.
  • FIG. 10A is a side view of a bicycle simulator according to another embodiment of the present invention.
  • 10B is a plan view of a bicycle simulator according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10C is a partial perspective view of the bicycle simulator shown in FIG. 10A.
  • a belt 96 connecting the front wheel support 40 and the first rear roller 51 may include the front wheel support 40 and the first rear roller 51. ) May be disposed between.
  • the belt 96 may be disposed to be wound along the outer circumferential surfaces of the front wheel support 40 and the first rear roller 51 to transmit rotational force to the front wheel support 40 and the first rear roller 51.
  • the first rear roller 51 may also rotate by the rotational force of the rear wheel 12.
  • the rotational force of the first rear roller 51 may be transmitted to the front wheel roller 40 through the belt 96.
  • the rotation speeds of the front wheel support part 40 and the first rear roller 51 are formed to be the same, thereby providing a stable riding experience for the rider R.
  • the belt 96 may be disposed on the outer side of the base portion 20 for ease of replacement and maintenance.
  • the front wheel support part 40, the 1st rear roller 51, and the 2nd rear roller 52 are along the outer peripheral surfaces of the front wheel support part 40, the 1st rear roller 51, and the 2nd rear roller 52. It is possible to rotate relative to the base portion 20 without using a separate axis of rotation using the disposed bearing portion (26, 27, 28).

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Abstract

본 발명은 거치된 자전거의 전륜과 후륜을 연결하는 자전거의 프레임을 지지하는 프레임 지지부 및 프레임 지지부가 지지되는 베이스부를 포함하는 자전거 시뮬레이터로서, 프레임 지지부는, 자전거 프레임에 일 단부가 고정되는 제1 지지 바, 베이스부에 일 단부가 고정되는 제2 지지 바 및 제2 지지 바의 타 단부와 상기 제1 지지 바의 타 단부를 연결하는 연결부를 포함하며, 제1 지지 바는 상기 제2 지지 바에 대해 일 축을 중심으로 회전 가능하도록 연결되는 자전거 시뮬레이터에 관한 것으로서, 본 발명에 의하면 경사를 구비하는 노면 상태를 구현하는 한편, 라이더의 유형에 따라 조향 범위를 조정할 수 있는 다양한 주행 모드를 구현함으로써, 실제 라이딩 상황과 극히 유사한 다이나믹한 체험이 이루어질 수 있는 자전거시뮬레이터를 제공할 수 있다.

Description

자전거 시뮬레이터
본 발명은 가상 주행을 위한 자전거시뮬레이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 실내공간에서 다양한 주행 경로를 가상적으로 체험하고, 운동효과를 누릴 수 있는 자전거 시뮬레이터에 관한 것이다.
일반적으로 자전거 트레이너 또는 자전거 롤러라는 명칭의 자전거 운동기구는, 러닝머신과 함께 가장 널리 사용되는 실내 운동용 헬스기구로서, 회전 롤러나 거치대에 안착된 자전거에 탑승한 라이더가 페달을 이용하여 회전저항력(자력 등)이 가해진 휠을 회전시키도록 하는 방식으로 하체근력의 강화를 도모하게 된다.
이러한 종래 자전거 운동기구는, 날씨에 구애받지 않고 휠에 가해지는 회전저항력의 조절을 통해 상대적으로 짧은 시간의 운동만으로도 라이더에게 상당히 높은 운동효과를 제공할 수 있는 장점이 있다.
그렇지만, 종래 자전거 운동기구는, 밀폐된 실내공간 내에서 벽면 등을 마주한 채 단순히 회전저항력이 가해진 페달링 운동만을 지속하기 때문에 실제 자전거 라이딩시의 즐거움을 라이더에게 전혀 제공하지 못함에 따른 무료함이나 싫증으로 인해 연속성 있는 페달링 운동을 지속하기 어려운 문제가 있었다.
위와 같은 문제점을 개선하기 위해 선행기술 1(대한민국등록특허 제10-1677713호) 및 선행기술 2(대한민국등록특허 제10-1827306호)는 사이클 운동 기구에 관한 기술을 개시하고 있다.
선행기술 1에서는 고정축(중심축)을 기준으로 회전하고 서로 상이한 외벽부 형상을 갖는 셋 이상의 롤러부를 교체함으로써 실제 자전거 라이딩시와 유사하게 다양한 노면 상태에 대한 주행경험을 라이더에게 제공할 수 있게 되며, 이로 인한 흥미유발을 통해 라이더는 연속성 있는 페달링 운동을 지속할 수 있게 되는 장점이 있다. 그러나 선행기술 1에서 제시하는 사이클 운동 기구는 셋 이상의 롤러부 자체를 전후로 회전시키며, 다양한 노면을 구현함으로 인해, 구조가 복잡하여 제조나 유지보수상의 어려움이 예상되며, 노면의 변경을 위해 롤러부를 회전하게 되면, 페달링 중인 자전거 자체가 상하방향으로 크게 이동할 수밖에 없어서 자전거에 탑승한 라이더의 안전을 크게 저해하는 한편, 노면의 자연스러운 변화를 구현하지 못하는 문제가 있다.
선행기술 2에서는 가상 노면을 구현할 수 있는 요철부가 롤러부를 따라 돌출함으로써 라이더에게 보다 안전한 주행경험 및 노면의 자연스러운 변화를 제공할 수 있다. 그러나 선행기술 2에서 제시하는 사이클 운동 기구는 평탄한 가상 노면을 구현하고 있을 뿐, 경사를 구비하는 실제 주행 환경 및 라이더의 유형에 따른 다양한 주행모드를 구현하지 못하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 경사를 구비하는 노면 상태를 구현하는 한편, 라이더의 유형에 따라 조향 범위를 조정할 수 있는 다양한 주행 모드를 구현함으로써, 실제 라이딩 상황과 극히 유사한 다이나믹한 체험이 이루어질 수 있는 가상노면 구현형 자전거시뮬레이터를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 거치된 자전거의 전륜과 후륜을 연결하는 상기 자전거의 프레임을 지지하는 프레임 지지부; 및 상기 프레임 지지부가 지지되는 베이스부;를 포함하는 자전거 시뮬레이터로서, 상기 프레임 지지부는, 상기 자전거 프레임에 일 단부가 고정되는 제1 지지 바; 상기 베이스부에 일 단부가 고정되는 제2 지지 바; 및 상기 제2 지지 바의 타 단부와 상기 제1 지지 바의 타 단부를 연결하는 연결부;를 포함하며, 상기 제1 지지 바는 상기 제2 지지 바에 대해 일 축을 중심으로 회전 가능하도록 연결될 수 있다.
상기 제2 지지 바에 대해 상기 제1 지지 바가 회전함에 따라 상기 제1 지지 바의 회전 각도와 동일한 각도로 상기 자전거가 기울어질 수 있다.
상기 자전거의 전륜을 지지하며, 상기 전륜의 회전에 따라 함께 회전하는 전륜 지지부; 및 상기 자전거의 후륜의 2점을 각각 지지하며, 상기 후륜의 회전에 따라 함께 회전하는 제1 및 제2 후륜 지지부;를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 지지 바에 대한 상기 제1 지지 바의 회전 각도를 한정하고, 회전된 상기 제1 지지 바의 위치를 복원시키는 회전 제어부;를 더 포함할 수 있다.
상기 자전거에 탑승하는 라이더의 무게를 측정하는 무게 측정부;를 더 포함할 수 있다.
상기 연결부는 상기 제1 지지 바 및 상기 제2 지지 바에 마련되는 힌지 하우징; 및 상기 힌지 하우징에 삽입되는 힌지 샤프트를 포함할 수 있다.
상기 제1 지지 바의 일 단부는, 상기 자전거 프레임의 일부와 접촉하는 접촉부를 구비하며, 상기 접촉부는 전자석으로 마련되어 상기 자전거 프레임이 상기 접촉부에 고정될 수 있다.
상기 접촉부는 소정의 간격을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치된 제1 지지면 및 제2 지지면을 구비하며, 상기 자전거 프레임의 일부는, 상기 제1 지지면 및 상기 제2 지지면 사이에 삽입되도록 배치되며, 상기 제1 지지면 및 상기 제2 지지면과 접촉하여 지지될 수 있다.
상기 후륜의 회전으로부터 주행속력을 산출하는 속도측정부; 및 상기 속도측정부에서 산출된 주행속력에 따라 라이더에게 가변적인 바람을 제공하는 송풍장치;를 더 포함할 수 있다.
라이더에게 소정의 주행환경을 시각적으로 제공하는 디스플레이장치;를 더 포함하며, 상기 디스플레이장치를 통해 실시간으로 제공되는 주행환경의 경사에 일치하도록 상기 제1 지지 바는 상기 제2 지지 바에 대해 일 축을 중심으로 회전할 수 있다.
상기 제1 지지 바와 상기 제2 지지 바 사이에 배치되어 상기 제2 지지 바에 대한 상기 제1 지지 바의 상기 일 축 방향에 대한 수평 이동을 방지하는 이동 제한부;를 더 포함할 수 있다.
상기 베이스부의 양 측부에 배치되어 상기 자전거에 탑승한 라이더의 다리를 지지하는 다리 지지부;를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터는 거치된 자전거의 전륜과 후륜을 연결하는 상기 자전거의 프레임을 지지하는 프레임 지지부; 상기 베이스부에 고정되며 제1 방향을 따라 연장된 슬라이드 가이드; 상기 프레임 지지부에 고정되며, 상기 슬라이드 가이드에서 상기 제1 방향을 따라 이동 가능하도록 연결되는 슬라이드부; 및 주행 모드에 따라 상기 슬라이드부가 상기 슬라이드 가이드에서 이동할 수 있는 이동 간격을 조정하는 이동 간격 조정부;를 포함할 수 있다.
제1 주행 모드에서 상기 슬라이드부는 10cm 이상 20cm 이하의 간격을 따라 이동하고, 제2 주행 모드에서 상기 슬라이드부는 20cm 초과 40cm이하의 간격을 따라 이동하고, 제3 주행 모드에서 상기 슬라이드부는 40cm 초과의 간격을 따라 이동할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 주행 모드를 입력하는 입력부; 및 상기 입력부에 입력된 주행 모드에 따라 상기 슬라이드 가이드에서 이동할 수 있는 이동 간격을 조정하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
상기 자전거의 전륜을 지지하며, 상기 전륜의 회전에 따라 함께 회전하는 전륜 지지부; 및 상기 자전거의 후륜의 2점을 각각 지지하며, 상기 후륜의 회전에 따라 함께 회전하는 제1 및 제2 후륜 지지부;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 방향을 따라 상기 슬라이드부가 이동함에 따라, 상기 자전거의 전륜이 상기 제1 방향을 따라 상기 전륜 지지부의 상부면에서 이동하며, 상기 자전거의 후륜이 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 및 제2 후륜 지지부의 상부면에서 이동할 수 있다.
상기 슬라이드부의 상부에 배치되며, 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 중심으로 원주 방향을 따라 연장되는 회전 슬라이드 가이드부; 및 상기 회전 슬라이드 가이드부와 맞물리도록 배치되어 상기 프레임 지지부를 상기 슬라이드부에 대해 상기 제2 방향을 중심으로 회전시키는 회전 슬라이드부;를 더 포함할 수 있다.
상기 슬라이드부에 대한 상기 프레임 지지부의 회전 각도를 제한하는 회전 구속부;를 더 포함할 수 있다.
상기 슬라이드부에 대한 상기 프레임 지지부의 회전 각도는 0도 이상 20도 이하일 수 있다.
본 발명에 의하면, 제2 지지 바에 대해 일 축을 중심으로 회전하는 제1 지지 바가 프레임 지지부에 마련됨에 따라 자전거에 탑승한 라이더는 경사부를 구비하는 다양한 노면 상태를 가상적으로 체험할 수 있게 되고, 이로 인해 다이나믹하고 현실감 있는 라이딩을 즐길 수 있게 된다.
또한, 라이더의 유형에 따라 조향 범위를 조정할 수 있는 다양한 주행 모드를 제공함으로써, 라이더의 유형에 따른 운동효과의 극대화가 자연스럽게 이루어질 수 있게 된다.
나아가 무게 측정부, 제어부, 속도측정부, 송풍장치 및 디스플레이장치 등이 각각 유기적으로 결합되어 제어 작동되는 경우, 라이더는 더욱 사실감 있고 흥미 넘치는 가상적 라이딩 환경을 제공받을 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 자전거시뮬레이터의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 자전거 시뮬레이터의 평면도이다.
도 3a은 본 발명에 따른 프레임 지지부의 사시도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 프레임 지지부의 분리 사시도이다.
도 3c는 다른 실시예에 따른 제1 지지 바의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 경사부를 구비한 주행장면이 디스플레이되는 디스플레이장치의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 지지부의 부분 개략도이다.
도 7a는 다른 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터의 부분 사시도이다.
도 7b는 다른 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터의 부분 단면도이다.도 8a 내지 도 8b는 자전거의 조향에 따른 자전거 시뮬레이터의 평면 개략도이다.
도 9a 내지 도 9c는 각 주행 모드에 따른 자전거 시뮬레이터의 평면 개략도이다.
도 10a 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터의 측면도이다.
도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터의 평면도이다.
도 10c는 도 10a에 도시된 자전거 시뮬레이터의 부분 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 이하의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예들은 다양한 변환을 가할 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 실시예들의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 내용들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 실시예들은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하의 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예들에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예들에서 방향을 지칭하는 상(위쪽), 하(아래쪽), 좌우(옆쪽 또는 측방), 전(정,앞쪽), 후(배,뒤쪽) 등은 권리의 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 도면 및 구성 간의 상대적 위치를 기준으로 정한 것으로, 이하에서 설명되는 각 방향은 이와 다르게 특별히 한정하는 경우를 제외하고, 이에 기초한 것이다.
이하의 실시예들에서 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 이하의 실시예들 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 자전거시뮬레이터의 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 자전거 시뮬레이터의 평면도이다. 도 3a은 본 발명에 따른 프레임 지지부의 사시도이다. 도 3b는 도 3a에 도시된 프레임 지지부의 분리 사시도이다. 도 3c는 다른 실시예에 따른 제1 지지 바의 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터(1)는, 자전거(10)에 탑승한 라이더(R)가 경사부를 구비하는 다양한 노면 상태를 가상적으로 체험할 수 있게 되고, 이로 인해 다이나믹하고 현실감 있는 라이딩을 즐길 수 있게 된다. 또한, 라이더(R)의 유형에 따라 조향 범위를 조정할 수 있는 다양한 주행 모드를 제공함으로써, 라이더(R)의 유형에 따른 운동효과의 극대화가 자연스럽게 이루어질 수 있는 발명이다.
위에서 언급한 자전거(10)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터(1)만을 위해 특별하게 제작된 것은 물론이고, 현재 다양한 제조회사에서 시판 중인 자전거(10)를 모두 포괄하는 개념이다. 이러한 자전거(10)는, 자전거(10)의 몸체를 이루는 자전거프레임(11)과, 자전거프레임(11)에 회전 가능하게 장착되는 전륜(14) 및 후륜(12)과, 라이더(R)의 페달링을 후륜(12)의 회전력으로 변환하는 구동계(크랭크, 체인, 변속기 등)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터(1)는, 상술한 바와 같은 기능 내지 작용을 구현하기 위해, 베이스부(20), 전륜 지지부(40), 후륜 지지부(50) 및 프레임 지지부(100)를 포함하여 구성될 수 있다.
이하에서는 상술한 각 구성에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스부(20)는 지면에 고정되어 자전거(10)를 지지할 수 있는 지지 부재이다. 일 예로서, 베이스부(20)는 후술하게 될 전륜 지지부(40) 및 후륜 지지부(50)가 안착될 수 있는 사각 프레임 형상으로 마련될 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 전륜 지지부(40) 및 후륜 지지부(50)가 안착될 수 있는 임의의 지지부재로 마련되어도 무방하다. 또한, 일 예시에 따른 베이스부(20)에는 프레임 지지부(100)가 고정될 수 있는 지지 프레임(21)이 베이스부(20)의 양 측부를 가로질러 배치될 수 있다.
다리 지지부(25)는 베이스부(20)의 양 측부에 배치되어 라이더(R)의 다리를 지지할 수 있다. 일 예로서, 라이더(R)가 주행을 시작하기 전, 라이더(R)가 자전거(10)에 탑승한 채 정지하여 있는 경우, 라이더(R)는 중심을 잡기 힘들 수 있다. 이때, 라이더(R)가 중심을 잡을 수 있도록 베이스부(20)의 양 측부에 라이더(R)의 다리를 지지할 수 있는 다리 지지부(25)가 배치될 수 있다. 예를 들어 다리 지지부(25)는 라이더(R)의 다리를 지지할 수 있도록 경사면을 구비하도록 마련될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
전륜 지지부(40)는, 자전거시뮬레이터(1) 상에 거치된 자전거(10)의 전륜(14)을 지지하며 전륜(14)의 회전에 따라 함께 회전하는 막대형상의 구성요소로서, 거치된 자전거(10)를 기준으로 전방 또는 후방으로 자유 회전할 수 있도록 양단부는 베이스부(20)와 축 결합을 형성할 수 있다.
후륜 지지부(50)는, 자전거시뮬레이터(1) 상에 거치된 자전거(10)의 후륜(12)을 지지하며 후륜(12)의 회전에 따라 함께 회전하는 막대형상의 구성요소로서, 거치된 자전거(10)를 기준으로 전방 또는 후방으로 자유 회전할 수 있도록 양단부는 베이스부(20)와 축 결합을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같은 전륜 지지부(40) 및 후륜지지부(50)는, 전륜(14) 및 후륜(12)과 접촉한 상태로 전륜(14) 및 후륜(12)의 회전에 따라 함께 회전할 수 있는 형상이라면 어떠한 형상이라도 무방하다. 따라서, 전륜 지지부(40) 및 후륜지지부(50)의 종단면은 다각형, 타원형 또는 원형 등일 수 있다. 이때, 자전거(10)의 전륜(14) 및 후륜(12)은 전륜 지지부(40) 및 후륜 지지부(50)의 상부면에서 자유롭게 이동될 수 있다.
일 예로서, 본 발명에 따른 전륜 지지부(40) 및 후륜지지부(50)는, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 전륜(14) 및 후륜(12)을 회전시키는 라이더(R)에게 이질적인 주행감이 제공되지 않으면서도 전륜(14) 및 후륜(12)의 회전에 따른 원활한 회전이 이루어질 수 있도록, 원형의 종단면을 구비할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 후륜지지부(50)는, 후륜(12)의 안정적인 지지를 위해 후륜(12)의 아래쪽에서 전후로 지지하며 회전하는 2개의 후륜지지부(50), 즉 제1 후방롤러(51) 및 제2 후방롤러(52)로 구성될 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 일 실시예에 따른 프레임 지지부(100)는 자전거 프레임(11)에 탈착 가능하도록 결합되어 자전거(10)의 위치를 안정적으로 고정하는 지지부재로서, 제1 지지 바(110), 제2 지지 바(120), 연결부(130), 회전 제어부(140), 무게 측정부(150), 이동 제한부(170) 및 회전 슬라이드 가이드(180)를 포함할 수 있다.
제1 지지 바(110)는 일 방향을 따라 연장된 직선 로드 형상의 지지 부재이다. 일 예로서, 제1 지지 바(110)의 일 단부는 분리 가능하도록 마련된 제1-1 지지 바(111)와 제1-2 지지 바(112)를 포함할 수 있다. 제1-1 지지 바(111)와 제1-2 지지 바(112)는 분리되어 자전거프레임(11) 일측(다운튜브)을 탈착 가능하게 결합할 수 있다. 이때 제1-1 지지 바(111)와 제1-2 지지 바(112)의 결합에 의해 자전거프레임(11) 일측(다운튜브)이 탈착 가능하게 결합될 수 있는 클램프(113) 구조가 형성될 수 있다. 또한, 제1 지지 바(110)의 타 단부에는 후술하게 될 제2 지지 바(120)의 타 단부와 연결될 수 있는 연결 구조가 마련될 수 있다.
일 예로서, 클램프(113)는 자전거프레임(11)의 일부가 삽입되는 원통 형상으로 마련될 수 있다. 이때, 클램프(113)는 자전거 프레임(11)의 일부를 고정하도록 형성될 수 있으며, 이에 따라 자전거(10)가 자전거 시뮬레이터(1)에 지지될 수 있다.
다른 예로서, 클램프(113)는 도 3c에 도시된 바와 같이 자전거프레임(11)의 일부가 삽입되는 말굽 형상으로 마련될 수 있다. 이때, 클램프(113)에 마련된 접촉부(1130)는, 소정의 간격을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치된 제1 지지면(1131) 및 제2 지지면(1132)을 구비할 수 있다. 또한, 클램프(113) 구조가 상술한 바와 같이 말굽 형상으로 마련된 경우, 제1 지지부(110)는 일체형으로 마련될 수 있다. 일 예로서, 자전거 프레임(11)의 일부, 예를 들어 자전거 프레임(11)의 다운 튜브는 자전거 진입부(1133)를 통과하여 제1 지지면(1131)과 제2 지지면(1132) 사이에 삽입될 수 있다. 이때, 자전거 프레임(11)의 다운 튜브는 제1 지지면(1111) 및 제2 지지면(1132)과 접촉하도록 배치될 수 있다. 일 예로서, 접촉부(1130)는 전자석으로 마련될 수 있으며, 전자석의 구동에 따라 자전거 프레임(11)은 접촉부(1130)에 고정될 수 있다.
제2 지지 바(120)는 일 방향을 따라 연장된 직선 로드 형상의 지지 부재로서, 제1 지지 바(110)는 제2 지지 바(120)에 대해 일 축(X)을 중심으로 회전 가능하도록 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 지지 바(120)의 일 단부는 베이스부(20)에 마련된 지지 프레임(21)에 회전 가능하도록 배치될 수 있다. 일 예로서, 제2 지지바(120)의 일 단부에는 단차부 형상의 회전 슬라이드부(123)가 마련될 수 있으며, 상기 회전 슬라이드부(123)는 후술하게 될 회전 슬라이드 가이드(180)에 맞물려 Z축을 중심으로 회전할 수 있다. 이때, 제2 지지바(120)에는 Z축을 중심으로 이루어지는 회전 범위를 제한하기 위한 복수 개의 장공(121), 예를 들어 4개의 장공이 소정의 간격을 사이에 두고 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 상기 복수 개의 장공(121) 각각에는 회전 구속부(122)가 삽입되어 Z축을 중심으로 이루어지는 제2 지지바(120)의 회전을 제한할 수 있다. 일 예로서, 회전 구속부(122)는 일 방향을 따라 연장되는 로드 형상으로 마련될 수 있다. 또한, 제2 지지 바(120)의 타 단부에는 제1 지지 바(110)의 타 단부와 연결될 수 있는 연결 구조가 마련될 수 있다.
연결부(130)는, 제2 지지 바(120)에 대해 제1 지지 바(110)가 일 축(X)을 중심으로 회전 가능하도록, 제2 지지 바(120)의 타 단부와 제1 지지 바(110)의 타 단부를 연결하는 연결부재이다. 일 예로서, 연결부(130)는 제1 힌지 공(131) 및 제2 힌지 공(132)에 삽입되는 힌지 샤프트(133)를 포함하도록 구성되어 제1 지지 바(110)와 제2 지지 바(120)를 힌지 결합할 수 있다. 이때, 힌지 샤프트(133)는 일 축(X) 방향을 따라 연장될 수 있으며, 이에 따라 제1 지지 바(110)는 제2 지지 바(120)에 대해 일 축(X)을 중심으로 회전할 수 있다. 상술한 실시예에서는 연결부(130)를 힌지 결합으로 구현하였으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 지지 바(110)가 제2 지지 바(120)에 대해 일 축(X)을 중심으로 회전할 수 있도록 제1 지지 바(110)와 제2 지지 바(120)를 연결하는 임의의 연결부(130)가 사용되어도 무방하다. 연결부(130)에는 제2 지지 바(120)에 대한 제1 지지 바(110)의 회전을 구속할 수 있는 별도의 체결부(134)가 마련될 수 있다. 일 예로서, 체결부(134)는 나사 형상으로 마련될 수 있으며, 착탈 방식으로 제1 지지 바(110)와 제2 지지 바(120)를 체결하여 제2 지지 바(120)에 대한 제1 지지 바(110)의 회전을 구속할 수 있다.
회전 제어부(140)는 제2 지지 바(120)에 대한 제1 지지 바(110)의 회전 각도를 한정할 수 있는 각도 제한 부재이다. 일 예로서, 회전 제어부(140)의 일 단부는 제1 지지 바(110)의 말단에 고정되도록 배치될 수 있으며, 회전 제어부(140)의 타 단부는 베이스부(20)에 고정되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 회전 제어부(140)의 타 단부는 베이스부(20)에 구비된 지지 프레임(21)에 고정되도록 배치될 수 있다. 또한 일 예로서, 회전 제어부(140)는 신축 가능한 탄성 부재로 마련될 수 있으며, 이에 따라 제1 지지 바(110)는, 회전 제어부(140)의 탄성 한계 범위 내에서 제2 지지 바(120)에 대해 소정의 각도만큼 기울어지도록 구속될 수 있다. 또한, 라이더(R)의 외력에 의해 제2 지지 바(120)에 대해 회전된 제1 지지 바(110)는 회전 제어부(140)로부터 최초 위치로 복귀되는 복원력을 인가 받을 수 있다.
무게 측정부(150)는 자전거(10)에 탑승하는 라이더(R)의 몸무게를 측정할 수 있는 센서부재이다. 일 예로서, 무게 측정부(150)는 자전거(10)에 탑승한 상태에서 라이더(R)의 몸무게를 측정할 수 있는 중력 센서 등으로 구현될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 자전거(10)에 탑승한 상태에서 라이더(R)의 몸무게를 측정할 수 있는 임의의 센서 부재가 사용되어도 무방하다. 일 예로서, 무게 측정부(150)는 지지 프레임(21)에 고정되도록 배치될 수 있으며, 이때, 회전 제어부(140)의 타 단부는 무게 측정부(150)에 고정되도록 배치될 수 있다. 또한 회전 구속부(122)는 무게 측정부(150)에 배치된 삽입공(151)에 고정되도록 배치되어 복수 개의 장공(121)을 따라 이동될 수 있다.
이동 제한부(170)는 제2 지지 바(120)에 대한 제1 지지 바(110)의 일 축 방향(X)의 이동을 방지할 수 있는 이동 구속 부재이다. 일 예로서, 제1 지지 바(110)와 제2 지지 바(120) 사이에는 제조 공차에 따른 소정의 이격 간격이 발생될 수 있다. 이동 제한부(170)는 제1 지지 바(110)와 제2 지지 바(120) 사이에 배치되어 제1 지지 바(110)와 제2 지지 바(120) 사이의 이격 간격을 제거할 수 있으며, 이에 따라 제2 지지 바(120)에 대한 제1 지지 바(110)의 X축 방향 이동을 방지할 수 있다.
회전 슬라이드 가이드(180)는 제2 지지 바(120)의 일 단부에 마련된 회전 슬라이드부(123)와 맞물려 제2 지지 바(120)의 회전을 가이드할 수 있는 가이드 부재이다. 일 예로서, 회전 슬라이드 가이드(180)는 무게 측정부(150)의 상부에 고정되도록 배치될 수 있으며, 제1 방향(Y)에 수직인 제2 방향, 예를 들어 Z축을 중심으로 원주 방향을 따라 연장되는 가이드 형상으로 마련될 수 있다. 이에 따라 제2 지지 바(120)는 무게 측정부(150) 보다 구체적으로, 베이스부(20)에 마련된 지지 프레임(21)에 대해 Z축을 중심으로 회전할 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 속도측정부(60)는 후륜(12)의 원주 크기 및 단위시간당 후륜(12)의 회전수로부터 주행속력을 산출하는 구성요소로서, 후륜(12)의 회전수를 정확하게 카운트하기 위해 후륜(12)과 인접한 위치에 설치될 수 있다.
송풍장치(70)는 속도측정부(60)에서 산출된 주행속력에 따라 라이더(R)에게 가변적인 바람을 제공하기 위한 구성요소로서, 후술할 디스플레이장치(80)의 상단 좌우측에서 각각 라이더(R)를 지향한 상태로 한 쌍이 구비될 수 있다. 위와 같은　속도측정부(60)로부터 실시간 산출된 주행속력은 라이더(R)에 의해 선택된 자전거 대회의 코스나 특정 지역에 대한 주행정보로서 제어부(미도시)에 전달될 수 있다. 그리고 주행속력을 전달받은 제어부(미도시)는 해당 속력에 대응하는 강도로 송풍장치(70)를 작동 제어함으로써, 라이더(R)에게 다이나믹하고 현실감 있는 라이딩 체험을 제공하게 된다.
디스플레이장치(80)는 라이더(R)에게 자전거 대회의 코스 등에 대한 주행환경이나 운영체제 프로그램 등을 시각적으로 전달하는 구성요소로서, 도 1에 도시된 바와 같이 라이더(R)의 전방 시야각을 모두 포괄하는 크기의 곡면형 디스플레이 장치(80) 또는 라이더(R)가 착용하는 고글형 표시장치(미도시) 등이 될 수 있다. 일 예로서, 디스플레이장치(80)가 소정의 주행환경 등을 사실적으로 현시하는 경우, 라이더(R)는 실시간으로 제공되는 주행환경에 대응한 노면상태 정보에 기초하여 자전거(10)의 경사 각도를 다양하게 조정할 수 있다.
상술한 바와 같이 자전거(10)에 탑승한 라이더(R)는, 디스플레이장치(80)와 연동하여 도 4에 도시된 바와 같은 경사각도를 구비하는 다양한 노면 상태를 시각은 물론 몸 전체로 체험을 할 수 있게 됨에 따라 보다 다이나믹하고 흥미진진한 라이딩을 실내공간에서 즐길 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 경사부를 구비한 주행장면이 디스플레이되는 디스플레이장치의 개략도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터의 정면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 지지부의 부분 개략도이다.
도 4를 참조하면, 디스플레이 장치(80)에는 제1 경사각(θ1)을 구비하는 경사 도로를 자전거를 타고 주행하는 라이더(R)의 모습이 표시될 수 있다. 일 예로서, 이와 같은 주행 경로는 사이클 전용 경기장에서 사용되는 벨로드롬(velodrome) 또는 산악 주행로를 구현한 것일 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터(1)에 탑승한 라이더(R)는, 디스플레이 장치(80)에 표시된 주행 상황을 인지한 후, 주행 상황에 대응할 수 있도록 자전거(10)를 조작할 수 있다. 일 예로서, 도 5a에 도시된 바와 같이 라이더(R)는 베이스부(20)와 평행한 일 평면과 제2 경사각(θ2)을 구비하도록 자전거(10)를 기울여 주행할 수 있다.
라이더(R)가 자전거(10)를 기울여 주행하는 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 자전거(10)의 일부가 지지된 제1 지지 바(110)는 제2 지지 바(120)에 대해 일 축(X)을 중심으로 회전할 수 있다. 이때, 제1 지지 바(110)의 회전 각도(δ)는 제2 경사각(θ2)과 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 이때, 제1 지지 바(110)의 말단에 고정되도록 배치된 회전 제어부(140)는 제1 지지 바(110)가 임계 회전 각도(δ) 이상, 예를 들어 60도 이상 기울어지지 않도록 제1 지지 바(110)의 회전 각도(δ)를 제한할 수 있다. 일 예로서, 회전 제어부(140)가 탄성 부재로 마련된 경우, 제1 지지 바(110)가 제2 지지 바(120)에 대해 회전함에 따라 회전 제어부(140)는 신장될 수 있다. 이때, 회전 제어부(140)의 탄성 복원력에 의해 제1 지지 바(110)는 임계 회전 각도(δ)이상 회전하지 않도록 회전 각도가 제한될 수 있으며, 이에 따라 라이더(R)는 보다 안전하게 자전거 주행을 즐길 수 있다. 또한, 라이더(R)에 의해 자전거(10)에 외력이 작용하지 않거나, 소정의 임계값보다 작은 외력이 자전거(10)에 인가되는 경우, 신장된 회전 제어부(140)가 단축될 수 있으며, 이에 따라, 제1 지지 바(110)의 회전된 위치는 탄성력에 의해 복원될 수도 있다. 본 실시예에서는 회전 제어부(140)를 탄성 부재로 구현하였으나, 제1 지지 바(110)의 회전을 구속할 수 있는 다른 구속 부재가 배치되어도 무방하다. 또한 회전 제어부(140)는 제2 지지 바(120)에 대한 제1 지지 바(110)의 회전 각도(δ)를 단계적으로 구속할 수도 있다.
상술한 바와 같이 제1 지지 바(110)가 제2 지지 바(120)에 대해 일 축(X)을 중심으로 소정의 범위 내에 회전함에 따라, 라이더(R)는 보다 안전하게 경사각을 구비하는 벨로드롬(velodrome) 또는 산악 주행로를 주행하는 것과 같은 다이나믹한 체험을 실내에서 즐길 수 있게 된다.
도 7a는은 다른 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터의 사시도이다. 도 7b는 다른 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터의 부분 단면도이다. 도 7c는 다른 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터의 부분 사시도이다. 도 1 내지 도 6에서 설명된 구성과 실절적으로 동일한 구성은 서술의 편의성 여기서는 설명을 생략한다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 일 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터(1)는 베이스부(20)의 상부에 배치되는 슬라이드 가이드(210), 프레임 지지부(100)의 일 단부에 고정되며, 슬라이드 가이드(210)를 따라 이동 가능하도록 연결되는 슬라이드부(220), 슬라이드부(220)의 이동 간격을 조정할 수 있는 이동 간격 조정부(230) 및 슬라이드부(220)의 이동 간격을 감지할 수 있는 이동 간격 감지부(240)를 더 포함할 수 있다.
슬라이드 가이드(210)는 제1 방향(Y)을 따라 연장된 슬라이드 레일로 형성될 수 있다. 일 예로서, 슬라이드 가이드(210)는 베이스부(20)의 상부, 보다 구체적으로 지지 프레임(21)의 상부에 고정되도록 배치될 수 있다. 슬라이드부(220)는 프레임 지지부(100)의 일 단부에 고정되어 제1 방향(Y)을 따르는 프레임 지지부(100)의 이동을 가이드할 수 있다. 일 예로서, 슬라이드부(220)는 슬라이드 가이드(210)에 삽입되도록 배치될 수 있으며, 이에 따라 슬라이드부(220)는 슬라이드 가이드(210)의 경로를 따라 이동될 수 있다. 일 예로서, 무게 측정부(150)는 도 7b에 도시된 바와 같이 슬라이드부(220)의 상부에 고정되도록 배치될 수 있다.
이동 간격 조정부(230)는 주행 모드에 따라 슬라이드부(220)가 슬라이드 가이드(210)에서 이동할 수 있는 이동 간격을 조정하는 조정부재이다. 일 예로서, 이동 간격 조정부(230)는 로드 형상으로 마련되어 양 측부에 배치되는 제1 이동 간격 조정 장치(231) 및 제2 이동 간격 조정 장치(232)를 포함할 수 있다. 일 예시에 따른 제1 이동 간격 조정 장치(231) 및 제2 이동 간격 조정 장치(232)는 슬라이드 가이드(210)에 형성된 슬라이드 레일(233)에 삽입되도록 배치될 수 있다. 이때, 제1 이동 간격 조정 장치(231) 및 제2 이동 간격 조정 장치(232)는 미리 선택된 주행 모드에 따라 슬라이드 레일(미도시)을 따라 이동하여 슬라이드부(220)가 제1 방향을 따라 이동할 수 있는 이동 간격을 구속할 수 있다. 또한, 제1 이동 간격 조정 장치(231) 및 제2 이동 간격 조정 장치(232)가 소정의 이동 간격을 구비하도록 이격된 경우, 해제 가능한 고정장치(미도시)를 이용하여 슬라이드 가이드(210) 상에 위치가 고정될 수 있다.
이동 간격 감지부(240)는 슬라이드부(220)가 슬라이드 가이드(210)를 따라 이동하여 발생된 이동 간격을 감지 및 추적할 수 있다. 일 예로서, 이동 간격 감지부(240)는 깊이 카메라의 일종인 ToF(Time-of-Flight) 카메라일 수 있다. 예를 들어, 이동 간격 감지부(240)가 ToF(Time-of-Flight) 카메라 로 구현된 경우, 이동 간격 감지부(240)는 소정의 광을 조사하는 광원(241)과 상기 광원(241)에서 조사된 광이 슬라이드부(220)의 일부에 반사되어 돌아오는 반사광을 검출(Detection)하는 센서부(242)를 포함할 수 있다. 상술한 실시예에서는 이동 간격 감지부(240)의 예시로서 ToF(Time-of-Flight) 카메라를 개시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 일 예시에 따른 이동 간격 감지부(240)는, 베이스부(20)에 대한 슬라이드부(220)의 이동 간격을 감지 및 추적할 수 있는 임의의 감지 장치로 구현될 수도 있다.
일 예시에 따르면, 이동 간격 감지부(240)는 베이스부(20) 또는 베이스부(20)에 고정된 장치, 예를 들어 이동 간격 조정부(230)에 고정되도록 배치될 수 있다. 이때, 이동 간격 조정부(230)는 베이스부(20) 탈착식으로 배치될 수 있다. 이에 따라 이동 간격 감지부(240)는 베이스부(20)에 대한 슬라이드부(220), 보다 구체적으로 프레임 지지부(100)의 이동 범위 및 좌우 이동 방향을 감지할 수 있다. 이동 간격 감지부(240)에 의해 감지된 슬라이드부(220)의 이동 방향에 따라 이동 간격 감지부(240)의 조향 방향이 감지될 수 있으며, 이동 간격 감지부(240)에 의해 감지된 슬라이드부(220)의 이동 범위에 따라 조향 정도가 감지될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 자전거(10)의 조향 및 이동은 라이더(R)의 핸들 조작에 의해 전륜(14)이 회전 및 이동함으로써 이루어질 수 있다. 이때, 자전거(10)의 조향 및 이동 범위를 변경 및 유지하기 위해 라이더(R)는 상체 근육을 이용하여 자전거(10)의 핸들을 회전시키거나 핸들의 위치를 유지해야 한다. 이때, 라이더(R)의 유형은 어린이, 장년층 및 노년층과 같이 다양할 수 있으며, 라이더(R)의 유형에 따라 자전거(10)의 조향 및 이동 범위를 변경 및 유지하는 능력이 상이할 수 있다.
상술한 바와 같이 자전거(10)에 탑승하는 라이더(R)의 조향 능력이 상이할 수 있으므로, 라이더(R)의 안전을 위해 라이더(R)의 유형에 따라 자전거 시뮬레이터(1)에 거치된 자전거(10)의 조향 및 이동 범위를 조정할 필요성이 있다.
도 8a 내지 도 8b는 자전거의 조향에 따른 자전거 시뮬레이터의 평면 개략도이다.
도 8a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터에 탑승한 라이더(R)가 일 축 방향(X) 및 제1 방향(Y)에 수직인 제2 방향, 예를 들어 Z축을 중심으로 시계 방향을 따라 회전하도록 자전거(10)를 조향하는 경우, 후륜(12) 보다 전륜(14)이 먼저 시계 방향을 따라 회전할 수 있다. 이때, 도 7b에 도시된 바와 같이 제2 지지 바(120)의 일 단부에 마련된 회전 슬라이드부(123)는 회전 슬라이드 가이드(180)를 따라 Z축을 중심으로 시계 방향을 따라 회전할 수 있다. 이때, 회전 구속부(122)는 제2 지지 바(120)에 마련된 복수 개의 장공(121)을 따라 회전할 수 있으며, 소정의 범위 예를 들어, 20도를 초과하여 제2 지지 바(120)가 회전하는 경우, 회전 구속부(122)가 복수 개의 장공(121)의 일 단부에 지지됨으로써 제2 지지바(120)의 회전이 제한될 수 있다. 제2 지지 바(120)의 일 단부에 마련된 회전 슬라이드부(123)는 회전 슬라이드 가이드(180)를 따라 Z축을 중심으로 시계 방향을 따라 회전함에 따라, 도 7a에 도시된 바와 같이 자전거 프레임(11)을 지지하는 프레임 지지부(100) 또한 Z축을 중심으로 시계 방향으로 회전할 수 있다. 즉, 프레임 지지부(100)는 하부에 지지된 슬라이드부(220)에 대해 Z축을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있으며, 이때, 프레임 지지부(100)는 회전 구속부(122)에 의해 소정의 각도, 예를 들어 0도 이상 20도 이하의 각도로 회전할 수 있다. 상술한 바와 같이, 전륜(14)의 회전에 대응하도록 자전거 프레임(11)을 지지하는 프레임 지지부(100)가 회전함으로써, 전륜(14)의 회전에 따라 프레임 지지부(100)에 인가될 수 있는 상대적 위치 오차에 따른 스트레스를 감소시킬 수 있다.
도 8b를 참조하면, 전륜(14) 및 프레임 지지부(100)의 회전에 따라 후륜(12) 또한 회전할 수 있다. 후륜(12)이 회전함에 따라 전륜(14)과 후륜(12)이 일직선 상에 배치될 수 있으며, 도 8a에 비교하여 자전거(10)의 위치가 Y축을 따라 이동될 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 각 주행 모드에 따른 자전거 시뮬레이터의 평면 개략도이다.
도 9a를 참조하면, 제1 주행 모드에서 슬라이드부(220)는 제1 방향(Y)을 따라 10cm 이상 20cm 이하 이동될 수 있다. 이때, 제1 이동 간격 조정 장치(231) 및 제2 이동 간격 조정 장치(232)는 슬라이드 가이드(210) 상에서 상술한 제1 간격(M1), 예를 들어 10cm 이상 20cm 이하 이격되도록 배치될 수 있다. 따라서, 슬라이드부(220)는 제1 이동 간격 조정 장치(231) 및 제2 이동 간격 조정 장치(232)에 의해 이동 범위가 구속될 수 있으며, 슬라이드부(220)에 의해 지지된 자전거(10) 또한, 제1 이동 간격 조정 장치(231) 및 제2 이동 간격 조정 장치(232)의 제1 간격(M1)에 상응하는 제1 이동 범위(T1) 내에서만 조향 및 이동될 수 있다.
도 9b를 참조하면, 제2 주행 모드에서 슬라이드부(220)는 제1 방향(Y)을 따라 20cm 초과 40cm이하 이동될 수 있다. 이때, 제1 이동 간격 조정 장치(231) 및 제2 이동 간격 조정 장치(232)는 슬라이드 가이드(210) 상에서 상술한 제2 간격(M2), 예를 들어 20cm 초과 40cm이하 이격되도록 배치될 수 있다. 따라서, 슬라이드부(220)는 제1 이동 간격 조정 장치(231) 및 제2 이동 간격 조정 장치(232)에 의해 이동 범위가 구속될 수 있으며, 슬라이드부(220)에 의해 지지된 자전거(10) 또한, 제1 이동 간격 조정 장치(231) 및 제2 이동 간격 조정 장치(232)의 제2 간격(M2)에 상응하는 제2 이동 범위(T2) 내에서만 조향 및 이동될 수 있다.
도 9c를 참조하면, 제3 주행 모드에서 슬라이드부(220)는 제1 방향(Y)을 따라 40cm 초과하여 이동될 수 있다. 이때, 제1 이동 간격 조정 장치(231) 및 제2 이동 간격 조정 장치(232)는 슬라이드 가이드(210) 상에서 상술한 제3 간격(M3), 예를 들어 40cm 초과하여 이격되도록 배치될 수 있다. 따라서, 슬라이드부(220)는 제1 이동 간격 조정 장치(231) 및 제2 이동 간격 조정 장치(232)에 의해 이동 범위가 구속될 수 있으며, 슬라이드부(220)에 의해 지지된 자전거(10) 또한, 제1 이동 간격 조정 장치(231) 및 제2 이동 간격 조정 장치(232)의 제3 간격(M3)에 상응하는 제3 이동 범위(T3) 내에서만 조향 및 이동될 수 있다.
도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이 제1 이동 간격 조정 장치(231) 및 제2 이동 간격 조정 장치(232)의 제1 내지 제3 간격(M1-M3)은 증가될 수 있다. 이에 따라, 자전거(10)의 전륜(14) 및 후륜(12)이 전륜 지지부(40) 및 후륜 지지부(50)의 상부면에서 제1 방향(Y)을 따라 이동할 수 있는 제1 내지 제3 이동 범위(T1-T3) 또한 증가될 수 있다.
상술한 바와 같이 자전거(10)의 조향 및 이동은 라이더(R)의 핸드 조작에 의해 전륜(14)이 회전 및 이동함으로써 이루어질 수 있다. 이때, 제1 이동 간격 조정 장치(231) 및 제2 이동 간격 조정 장치(232)의 이격 간격(M)을 조정하여, 자전거(10)의 이동 범위(T)를 조정하는 경우, 자전거(10)의 조향 및 이동 범위를 상술한 이동 범위(T) 내로 구속할 수 있다. 이때, 라이더(R)는 입력부(97)를 이용하여 제1 내지 제3 주행 모드 중 어느 하나를 선정할 수 있으며, 제어부(90)는 입력부(97)에 입력된 주행 모드에 따라 슬라이드 가이드(210)에서 이동할 수 있는 슬라이드부(220)의 이동 간격(M)을 조정하여 자전거(10)의 이동 범위(T)를 조정할 수 있다.
일 예로서, 라이더(R)가 자전거(10)에 익숙하지 않은 초보자이거나 근력이 약한 노약자층인 경우, 제1 주행 모드를 선택할 수 있으며, 이에 따라 자전거(10)는 제1 이동 범위(T1) 내에서만 조향 및 이동되어 보다 안전하게 자전거 주행을 즐길 수 있다. 반면, 라이더(R)가 자전거(10)에 익숙한 중급자이거나 청소년층인 경우, 제2 주행 모드를 선택할 수 있으며, 이에 따라 자전거(10)는 제2 이동 범위(T2) 내에서만 조향 및 이동되어 보다 자연스러운 자전거 주행을 즐길 수 있다. 또한, 라이더(R)가 자전거(10)에 익숙한 고급자이거나 프로 선수인 경우, 제3 주행 모드를 선택할 수 있으며, 이에 따라 자전거(10)는 제3 이동 범위(T3) 내에서 조향 및 이동되어 보다 스릴 넘치는 자전거 주행을 즐길 수 있다.
도 10a 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터의 측면도이다. 도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자전거 시뮬레이터의 평면도이다. 도 10c는 도 10a에 도시된 자전거 시뮬레이터의 부분 사시도이다.
도 10a 및 도 10c를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따라 전륜 지지부(40)와 제1 후방 롤러(51)를 연결하는 벨트(96)가 전륜 지지부(40)와 제1 후방 롤러(51) 사이에 배치될 수 있다. 또한 이때, 벨트(96)는 전륜 지지부(40)와 제1 후방 롤러(51)의 외주면을 따라 감기도록 배치되어 전륜 지지부(40) 및 제1 후방 롤러(51)에 회전력을 전달할 수 있다.
일 예로서, 라이더(R)가 거치된 자전거(10)의 후륜(12)을 회전시켜는 경우, 후륜(12)의 회전력에 의해 제1 후방 롤러(51) 또한 회전할 수 있다. 이때, 제1 후방 롤러(51)의 회전력은 벨트(96) 를 통해 전륜 롤러(40)로 전달될 수 있다. 이에 따라 전륜 지지부(40)와 제1 후방 롤러(51)의 회전 속도가 동일하게 형성되어 라이더(R)에게 안정감 있는 라이딩 체험을 제공할 수 있다. 일 예로서, 벨트(96) 는 교체 및 유지보수의 편의성을 위해 베이스부(20)의 외측 측부에 배치될 수 있다. 이때, 전륜 지지부(40)와 제1 후방 롤러(51) 및 제2 후방 롤러(52)는, 전륜 지지부(40) 및 제1 후방 롤러(51) 및 제2 후방 롤러(52)의 외주면을 따라 배치된 베어링부(26, 27, 28)를 이용하여 별도의 회전축 없이 베이스부(20)에 대해 회전할 수 있다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

Claims (23)

  1. 거치된 자전거의 전륜과 후륜을 연결하는 상기 자전거의 프레임을 지지하는 프레임 지지부; 및
    상기 프레임 지지부가 지지되는 베이스부;를 포함하는 자전거 시뮬레이터로서,
    상기 프레임 지지부는,
    상기 자전거 프레임에 일 단부가 고정되는 제1 지지 바;
    상기 베이스부에 일 단부가 고정되는 제2 지지 바; 및
    상기 제2 지지 바의 타 단부와 상기 제1 지지 바의 타 단부를 연결하는 연결부;를 포함하며,
    상기 제1 지지 바는 상기 제2 지지 바에 대해 일 축을 중심으로 회전 가능하도록 연결되는,
    자전거 시뮬레이터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 지지 바에 대해 상기 제1 지지 바가 회전함에 따라 상기 제1 지지 바의 회전 각도와 동일한 각도로 상기 자전거가 기울어지는,
    자전거 시뮬레이터.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 자전거의 전륜을 지지하며, 상기 전륜의 회전에 따라 함께 회전하는 전륜 지지부; 및
    상기 자전거의 후륜의 2점을 각각 지지하며, 상기 후륜의 회전에 따라 함께 회전하는 제1 및 제2 후방 롤러;를 더 포함하는,
    자전거 시뮬레이터.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 전륜 지지부와 상기 제1 후방 롤러 사이에 연결되어 상기 전륜 지지부 및 상기 제1 후방 롤러 중 어느 하나의 회전력을 나머지 하나에 전달하는 벨트; 를 더 포함하는,
    자전거 시뮬레이터.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 전륜 지지부, 상기 제1 후방 롤러 및 상기 제2 후방 롤러가 회전 가능하도록 배치되는 베이스부; 를 더 포함하며,
    상기 벨트는 상기 베이스부의 외측 측부에 배치되어 상기 전륜 지지부와 상기 제1 후방 롤러를 연결하는,
    자전거 시뮬레이터.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 지지 바에 대한 상기 제1 지지 바의 회전 각도를 한정하고, 회전된 상기 제1 지지 바의 위치를 복원시키는 회전 제어부;를 더 포함하는,
    자전거 시뮬레이터.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 자전거에 탑승하는 라이더의 무게를 측정하는 무게 측정부;를 더 포함하는,
    자전거 시뮬레이터.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 연결부는
    상기 제1 지지 바 및 상기 제2 지지 바에 마련되는 힌지 하우징; 및
    상기 힌지 하우징에 삽입되는 힌지 샤프트를 포함하는
    자전거 시뮬레이터.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 지지 바의 일 단부는,
    상기 자전거 프레임의 일부와 접촉하는 접촉부를 구비하며, 상기 접촉부는 전자석으로 마련되어 상기 자전거 프레임이 상기 접촉부에 고정되는,
    자전거 시뮬레이터.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 접촉부는 소정의 간격을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치된 제1 지지면 및 제2 지지면을 구비하며,
    상기 자전거 프레임의 일부는, 상기 제1 지지면 및 상기 제2 지지면 사이에 삽입되도록 배치되며, 상기 제1 지지면 및 상기 제2 지지면과 접촉하여 지지되는,
    자전거 시뮬레이터.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 후륜의 회전으로부터 주행속력을 산출하는 속도측정부; 및
    상기 속도측정부에서 산출된 주행속력에 따라 라이더에게 가변적인 바람을 제공하는 송풍장치;를 더 포함하는
    자전거 시뮬레이터.
  12. 제1 항에 있어서,
    라이더에게 소정의 주행환경을 시각적으로 제공하는 디스플레이장치;를 더 포함하며,
    상기 디스플레이장치를 통해 실시간으로 제공되는 주행환경의 경사에 일치하도록 상기 제1 지지 바는 상기 제2 지지 바에 대해 일 축을 중심으로 회전하는,
    자전거 시뮬레이터.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 지지 바와 상기 제2 지지 바 사이에 배치되어 상기 제2 지지 바에 대한 상기 제1 지지 바의 상기 일 축 방향에 대한 수평 이동을 방지하는 이동 제한부;를 더 포함하는,
    자전거 시뮬레이터.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 베이스부의 양 측부에 배치되어 상기 자전거에 탑승한 라이더의 다리를 지지하는 다리 지지부;를 더 포함하는,
    자전거 시뮬레이터.
  15. 거치된 자전거의 전륜과 후륜을 연결하는 상기 자전거의 프레임을 지지하는 프레임 지지부;
    상기 베이스부에 고정되며 제1 방향을 따라 연장된 슬라이드 가이드;
    상기 프레임 지지부에 고정되며, 상기 슬라이드 가이드에서 상기 제1 방향을 따라 이동 가능하도록 연결되는 슬라이드부; 및
    주행 모드에 따라 상기 슬라이드부가 상기 슬라이드 가이드에서 이동할 수 있는 이동 간격을 조정하는 이동 간격 조정부;를 포함하는
    자전거 시뮬레이터.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 슬라이드 가이드를 따라 이동하는 상기 슬라이드부의 이동 간격을 감지하는 이동 간격 감지부;를 더 포함하는
    자전거 시뮬레이터.
  17. 제15 항에 있어서,
    제1 주행 모드에서 상기 슬라이드부는 10cm 이상 20cm 이하의 간격을 따라 이동하고, 제2 주행 모드에서 상기 슬라이드부는 20cm 초과 40cm이하의 간격을 따라 이동하고, 제3 주행 모드에서 상기 슬라이드부는 40cm 초과의 간격을 따라 이동하는,
    자전거 시뮬레이터.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 주행 모드를 입력하는 입력부; 및
    상기 입력부에 입력된 주행 모드에 따라 상기 슬라이드 가이드에서 이동할 수 있는 이동 간격을 조정하는 제어부;를 더 포함하는
    자전거 시뮬레이터.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 자전거의 전륜을 지지하며, 상기 전륜의 회전에 따라 함께 회전하는 전륜 지지부; 및
    상기 자전거의 후륜의 2점을 각각 지지하며, 상기 후륜의 회전에 따라 함께 회전하는 제1 및 제2 후륜 지지부;를 더 포함하는,
    자전거 시뮬레이터.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제1 방향을 따라 상기 슬라이드부가 이동함에 따라, 상기 자전거의 전륜이 상기 제1 방향을 따라 상기 전륜 지지부의 상부면에서 이동하며, 상기 자전거의 후륜이 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 및 제2 후륜 지지부의 상부면에서 이동하는,
    자전거 시뮬레이터.
  21. 제15 항에 있어서,
    상기 슬라이드부의 상부에 배치되며, 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 중심으로 원주 방향을 따라 연장되는 회전 슬라이드 가이드부; 및
    상기 회전 슬라이드 가이드부와 맞물리도록 배치되어 상기 프레임 지지부를 상기 슬라이드부에 대해 상기 제2 방향을 중심으로 회전시키는 회전 슬라이드부;를 더 포함하는
    자전거 시뮬레이터.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 슬라이드부에 대한 상기 프레임 지지부의 회전 각도를 제한하는 회전 구속부;를 더 포함하는,
    자전거 시뮬레이터.
  23. 제21 항에 있어서,
    상기 슬라이드부에 대한 상기 프레임 지지부의 회전 각도는 0도 이상 20도 이하인,
    자전거 시뮬레이터.
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